ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程PPT-第9章 三维分析

1、第9章三维分析，主要内容，曲面生成曲面分析ArcScene三维可视化数据转换，一，曲面生成，一。曲面是连续值域，此值更改可以包含很多点。图9.1曲面图，一个，创建曲面，(1)栅格曲面栅格曲面存储为每个单元中具有唯一z值的栅格，单元大小越小，曲面精度越高。图9.2栅格曲面图，一个，创建曲面，(2)三角网曲面由具有z值的离散点两个连接组成的三角网，图9.3三角网曲面图，一个，创建曲面，2 .建立曲面建立曲面模型的主要方法有两种：插补和三角法。(1)栅格曲面的典型示例包括：使用采样点生成栅格DEM、创建图9.4栅格曲面、一个、创建曲面、创建图9.5栅格曲面、一个、创建曲面、图9.6三维曲面创建图、一

2、个、创建曲面、一个)可变半径插值(称为可变半径距离反向权值插值)输出栅格，图9.7可变半径反向距离加权插值操作选择按钮，图9.8可变半径反向距离加权插值操作对话框，1，创建曲面，2)固定半径反向距离加权插值类似于可变半径操纵方法，不同之处在于选择搜索半径类型为“固定”。插入固定半径时，请注意将指定搜索半径内的所有点用作输入点。如果搜索半径内没有点，栅格单元的搜索半径将自动增加，直到达到指定的最小点数。1，创建曲面，3)拉伸样条曲线插值样条曲线插值是一种将所有点都必须位于生成曲面上的点集拟合到曲面的方法。图9.9张力样条插值操作按钮，图9.10张力样条插值操作对话框，一，曲面创建，4)通过规则样

3、条插值规则样条曲线可以控制曲面的平滑度。请注意，常规样条线的权重值用于控制曲面的平滑度。权值指定三次微分的系数，以最小化曲面的曲率。权重值越大，曲面越平滑，主要派生(倾斜)曲面越平滑。通常，权重值为0-0.5。1，创建曲面，5) kriging插值方法kriging方法再次分为普通kriging和泛kriging。通常，克里金假定应用最常见，平均是未知常数。泛克里金用于了解数据动向的情况，可以通过对数据的科学判断来说明这一点。可以使用图9.11“克里格插值”操作按钮、图9.12“克里格插值”操作对话框、一个、曲面创建、可变搜索半径计算插值单元时指定要在计算中使用的点数。这会变更每个内插储存格的

4、搜寻半径。半径的大小取决于检索指定点数的输入点时的距离。指定可以限制搜索半径的最大搜索半径。达到最大搜索半径时，如果搜索的点数尚未达到指定的数目，搜索将停止，并将通过已搜索的点计算插值单元。1，曲面创建，6)结合了邻域插值邻域插值三角网的一些方法和栅格插值方法。栅格曲面使用输入数据点和相邻的栅格单元进行插值。图9.13相邻插值操作按钮，图9.14相邻插值操作对话框，一个，创建曲面，首先为输入数据点生成Delauney三角形，输入样例数据点用作三角形的节点，每个三角形的外部圆不能包含其他节点。对于每个采样点，为相邻多边形周围的相邻多边形形成的最小凸面集的节点数。每个相邻点的权重通过评估其影响范围

5、的Thiessen/Voroni技术计算。1、建立曲面、(2)建立不规则三角网曲面通常是从各种向量资料来源建立的。可以将点、直线和多边形要素用作创建三角网的数据源。1)点集：三角网的基本输入要素，用于确定三角网曲面的基本形状。图9.15点集图，1，生成表面，2)隔断线可以是有高度的线，也可以是无高度的线。三角网中构成一个或多个三角形的边序列。隔断线可以表示自然要素(例如山脊线、溪流)，也可以用于创建要素(例如道路)。图9.16隔断线，1，创建表面，“硬”隔墙线用于表示表面的不连续性。明渠或水道可以作为“硬”隔断线添加，以表示三角网中曲面的急剧变化，从而增强三角网曲面的显示和分析功能。1，建立表

6、面，软隔板线加入至不规则三角网表面，以表示线性图征，但不变更表面斜度的边缘。例如，要显示当前分析区域的边界，可以在三角网曲面上将其显示为“软”隔断线，而不影响曲面的外观。1，建立曲面，修剪多边形：定义内插边界，并且不在内插和分析作业中使用修剪多边形外部的输入资料。删除多边形：定义内插的边界，但内插和分析作业中不包括多边形内的输入资料。替换多边形：可以为边界和内部高度设定相同的值，也可以用于在池塘或斜坡上对地面上的平面孔建模。填满多边形：为填满多边形内的所有三角形指定整数属性值。曲面的高度不受影响，不会被修剪或删除。3)多边形用于表示具有固定面积的曲面要素，例如表示湖泊、水体或隔离区域的边界。1

7、，创建曲面，(4) ArcGIS的实现，图9.18三角网操作按钮，“图9.19三角网操作”对话框，2，曲面分析，创建曲面后，通常可以进一步分析以获得有关曲面所在区域的更有价值的信息。二，曲面分析，1 .表面积和体积计算，(1)表面积的概念不同于平面面积，而是考虑到表面高度的变化，沿表面坡度计算表面积。除非表面是平面的，否则表面积通常总是大于二维底部面积。图9.20表面积角度参数图，2，表面分析，(2)体积的概念体积表示平面与指定高度的平面(参照平面)之间的空间大小，根据参照平面的上下关系分为平面上方的体积或平面下方的体积两部分。图9.21体积计算参数图，2，曲面分析，(3 3)在ArcGIS中

8、计算表面积和体积，图9.23“表面积和体积计算”任务对话框，图9.22“表面积和体积计算”按钮，2，曲面分析，2。计算坡度和坡向(以不规则三角网曲面为基础)(1)坡度-点所在的三角面和水平面之间的角度。2，曲面分析，在ArcGIS中计算坡度：2，曲面分析，在ArcGIS中计算坡度的结果：2，曲面分析，(2)坡向-一点的坡度是该三角面与水平面之间的角度。2，曲面分析，在ArcGIS中计算坡向：图9.30“坡向计算任务”对话框，图9.29“计算坡向”按钮，2，曲面分析，3。可见性分析(1)视线瞄准线是曲面上两点之间的直线，用于指示观察者从该位置查看曲面时曲面是否沿直线可见或被遮挡。图9.31可见性

9、分析参数设置，2，表面分析，(2)视野表示从一个或多个观察点可见的所有范围。可以作为网格数据查看的所有网格单元格。图9.33栅格数据视场显示结果，2，曲面分析，在ArcGIS中计算视场：图9.35视场计算任务对话框，图9.34视场计算按钮，2，曲面分析，4。萃取剖面(1)剖面表示沿曲面的某条线前进时曲面高程发生变更的情况，即断面的情况。图9.36实际地面的视线，图9.37与实际地面视线相对应的横截面图，第二，曲面分析，5。曲面阴影曲面阴影基于虚拟光源计算高程栅格图中每个栅格单元的照明值。计算包括三个重要参数：日光方位角、日光高角度和曲面灰度值。，第二，曲面分析，在ArcGIS中计算曲面阴影：图

10、9.41“曲面阴影计算任务”对话框，图9.40“计算曲面阴影”按钮，第二，曲面分析，图9.42曲面阴影的结果图，第二，曲面分析，6。曲面长度(称为曲面长度)是曲面上的一条或多条直线的剖切线长度。三维长度大于直线的平面长度，因为曲面的起伏变化会增加三维直线的长度。图9.43曲面长度图，2，曲面分析，在ArcGIS中计算曲面长度：“图9.44曲面长度计算”对话框，3，ArcScene 3d可视化，1。要素的三维显示在三维场景中显示要素的前提条件是要素必须以某种方式获得高程值，或者其本身必须具有高程信息。两种方法：具有三维几何图形的要素，使用自己的高程属性进行三维可视化；没有高程值的要素，可以显示为

11、拉伸和复盖。3，ArcScene 3d视觉化，等高线图征的3d显示：图9.45等高线的3d显示，3，ArcScene 3d视觉化，复叠：称为复叠，使用图征所在区域的曲面模型值做为图征的高程值，图9.46 3d复叠作业结果图表，3，ArcScene 3d视觉化，图9.47 3d亮显作业结果图，3，ArcScene 3d视觉化，ArcScene中的图征立体显示(基准高程载入显示设定和亮显方式)，图9.49亮显作业设定对话方块，图9.48基准高程载入显示作业设定对话方块，3，ArcScene 3d视觉化对于将场景属性添加到场景中的层，必须具有坐标系统才能正确显示它们。为了更好地表示曲面高低起伏的形式

12、，有时必须垂直拉伸地形，以便地形不会太陡或太平。为了全面了解区域地形特征，可以进行动画旋转。要提高场景的真实感，必须设置相应的背景颜色。根据分析要求，设置各种场景照明条件，如接收方位角、接收高度角度、曲面阴影对比度等。要提高运营效率，必须尽可能减少场景范围，并删除一些不需要的信息。3，ArcScene 3d可视化，(1)场景坐标系，图9.50“设置场景坐标系”对话框，3，ArcScene 3d可视化，(2)“垂直拉伸”，图9.51“垂直拉伸”任务对话框，3，ArcScene 3d可视化飞行动画由一个或多个轨迹组成，轨迹控制对象属性的动态更改，如场景背景颜色的更改、层视觉的更改或观察点的位置的更

13、改。轨迹由一系列帧组成，每个帧都是特定时间对象属性的快照，是动画的最基本元素。，3，ArcScene 3d可视化，生成动画的五种方法：创建一系列帧配置轨迹以创建动画；录制导航动作或飞行以创建动画。捕获其他观察角度并自动平滑观察角度之间的过程，从而生成动画。更改一组层的可视化以形成动画效果。通过导入路径生成动画。3，ArcScene 3d可视化，(1)创建一系列帧构造轨迹以形成动画。图9.57创建轨迹按钮，图9.58创建轨迹对话框，3，ArcScene 3d可视化，(2)创建形成动画的一系列帧配置轨迹。(3)通过捕获其他观察角度并自动平滑观察角度之间的过程来生成动画。图9.59“动画操作”工具栏

14、，3，ArcScene 3d可视化，(4)更改层集的可视化以创建动画效果。图9.60“创建动画效果”按钮，图9.61“创建动画效果”对话框，3，获取ArcScene 3d可视化，(5)路径以创建动画；图9.62创建动画按钮，图9.63创建动画对话框，4，转换数据，1。2d图征3d通常有三种将既有2d图征资料转换为3d资料的方法。从一个曲面获取要素的高程属性值。由要素的属性值用作高程值。将要素的高程属性值指定为常量。4，转换数据，(1)从曲面获取现有要素的高程值此方法从要素所在区域的曲面模型中获取高程值，然后将其转换为三维要素。图9.64“从曲面获取高程值”菜单按钮，图9.65“从曲面获取高程值”任务对话框，4，“转换数据”，(2)“通过要素属性获取要素高程值”此方法使用其中一个要素属性字段作为高程值将其转换为三维要素。图9.66通过要素属性获取要素高程值任务对话框，4，转换数据，(3)使用常量作为要素高程属性此方法将常量指定给要素作为高程值，并将其转换为三维要素。图9.67常量作为要素高程属性操作对话框，4，转换数据，2。将栅格数据转换为矢量数据要使用栅格曲面中包含的信息进行基于矢量的数据分析，请将栅格数据转换为矢量数据。要将栅格数据转换为所需的要素，请执行以下操作：1)将栅格曲面数据转换